Ciencia y Cine: Mr. Fantástico [3]

En la anterior entrega no comentamos una singularidad de este fantástico grupo. Una peculiaridad que los diferencia del resto de superhéroes. El Dr. Richards, en su papel de jefe, decide que sus identidades no sean secretas. De modo que sus proezas y contribuciones como superhéroes, les permiten ser unas celebridades humanas. Gozan de un status social y un reconocimiento público, del que carecen otros superhéroes. Un detalle único en este mundo de ficción, caracterizado por el anonimato. Y no es la única diferencia como veremos.

Pero a lo que íbamos. Habíamos dejado dicha entrega con una alternativa a la elasticidad, para justificar la deformación del cuerpo de Mr. Fantástico. Pues bien, se trataría de un método térmico. Todos sabemos que los cuerpos aumentan su tamaño, se dilatan, cuando aumenta su temperatura, cuando se calientan ¿Qué leyes físicas controlan este proceso?

Dilatación térmica

De forma general, durante una transferencia de calor, la energía térmica que se almacena en los cuerpos afecta a los enlaces intra e intermoleculares de su estructura. Lo que implica que aumenten sus longitudes, es decir, las distancias entre los átomos. Por eso los cuerpos, normalmente, se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse. Esto por lo general.

De todos es conocida una excepción a esta regla. Se trata del agua líquida, H2O (l), que en el intervalo de temperatura comprendido entre 0 ºC y 4 ºC aumenta de volumen al enfriarse. Una prueba de esta anomalía se suele dar, alguna que otra vez durante el verano, cuando olvidamos en el congelador del frigorífico una botella de agua demasiado llena. Con las consecuencias de todos conocidas ¿Influye este fenómeno en nuestro elástico superhéroe, dado el alto contenido que tenemos de esta sustancia?


Cada material tiene una capacidad para dilatarse, que se mide mediante una magnitud termodinámica llamada coeficiente de dilatación térmico (α). Algo parecido a la magnitud mecánica que ya vimos, el módulo de elasticidad de Young (E).

Coeficiente de dilatación térmico

Nos mide el cambio relativo de tamaño que experimenta un cuerpo sólido o fluido (líquido o gas), cuando dentro de un recipiente se le somete a un cambio de temperatura y sufre una dilatación térmica. Viene expresado en ºC-1. Matemáticamente:


Como sucedía con el módulo de Young, su inverso representa el incremento de temperatura necesario para que el tamaño de un cuerpo se duplique. Lo que es lo mismo. Conforme mayor sea el valor del coeficiente térmico, menos se dilatará el cuerpo. Sin embargo tiene una diferencia con el módulo mecánico. Mientras éste no depende del tamaño ni la geometría del cuerpo, sino de su naturaleza y estructura, es decir, sólo del tipo de material del que esté constituido, en el caso del coeficiente sí influye el tamaño inicial en el valor de la dilatación y, la mayoría de los cuerpos, presentan valores de este coeficiente muy parecidos que, en el caso de los sólidos, es del orden de 0,00001.

Diferencias fundamentales a tener en cuenta, a la hora de predecir el comportamiento de un material, frente a una variación de temperatura. Además nos queda por averiguar si este valor del coeficiente, es lo suficientemente pequeño como para que, Mr. Fantástico, pueda aumentar de tamaño las veces que lo hace, sin que su temperatura se eleve lo suficiente, como para poner en peligro su vida. Habrá que echar números.

Y no son éstas las únicas incógnitas científicas a resolver, en este intento térmico de explicar la super-elasticidad del Dr. Richards, desde el punto de vista de la ciencia. La verdad es que, como el mecánico, no tiene muy buena pinta. Pero no adelantemos acontecimientos (Continuará).

Escrito por Carlos Roque Sánchez croque@supercable.es